CN102830284A

CN102830284A - 一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法

Info

Publication number: CN102830284A
Application number: CN2011101613199A
Authority: CN
Inventors: 杨群; 李旭
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明涉及一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，包括以下步骤：1)采用旋转压实方法成型导电沥青混凝土圆柱体试件，待试件冷却后将其切割、打磨抛光；2)由一号电极、一号导线、二号电极、二号导线、电桥组成测试装置；3)将铜粉导电胶均匀涂抹在试件表面，然后采用C型夹将两块电极分别固定在试件两端，室温固化24小时后摘去C型夹；4)将电桥的输入端分别与一号导线、二号导线相连，测得导电沥青混凝土的电阻值，依据试件的高度和表面积计算电阻率。与现有技术相比，本发明能有效地减小接触电阻的作用，能避免在试件成型过程中电极受到外力作用产生的移位或变形，能消除由于沥青混凝土试件不均匀性对电阻测试的影响，电阻值准确。

Description

一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法

技术领域

本发明属于道路工程领域，涉及一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法。

背景技术

导电材料技术应用于路面材料中，已经得到越来越多的重视。国内外的研究人员针对导电混凝土除冰、导电混凝土机敏特性、导电性能等进行了大量研究。特别对于沥青路面来讲，当路面升温加热后，可以软化沥青，使得路面早期的微细裂缝自愈，从而有效延长路面使用寿命。因此，在沥青路面中应用导电加热技术更加具有现实意义。评价导电沥青混凝土导电性能的主要指标是电阻率，而电阻率测试方法将直接关系到测试结果的准确度。

目前，国内外学者进行了很多关于导电水泥混凝土的研究，导电沥青混凝土在我国研究较少，其电阻率测试方法按电极数量可分为四电极法和两电极法；按电极布设位置可分为外接电极法和预埋电极法。由于沥青混凝土试件导电介质分布的不均匀性，采用四电极法测量时电极的布设位置对电阻率的测试结果影响较大，不能准确反映所测试件的电阻率。此外，在电阻率测量时，由于外接电极法表面接触电阻影响较大，目前普遍做法采用预埋电极的方法，而沥青混凝土一般采用击实、碾压、静压、旋转压实几种试件成形方法，在试件成型过程中预埋电极容易受到外力作用产生移位或变形，导致电阻率计算误差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单，试验结果精确可信的测定导电沥青混凝土的电阻率的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将待测的导电沥青混凝土均匀装入内径为100mm的试模中，采用旋转压实仪对试模中的导电沥青混凝土压实，然后将试模取出，在室温下冷却1～2h，使用内置自动脱模器对压实后的导电沥青混凝土进行脱模；

2)将压实后的导电沥青混凝土在室温中放置24h至完全冷却，采用切割机将其切割为一定高度，并对两端表面进行打磨抛光，然后风干，使其内部和表面的水分蒸发，保持干燥，得到试件；

3)测试装置的准备：由一号电极、一号导线、二号电极、二号导线、电桥组成测试装置，其中一号电极、二号电极分别连接一号导线、二号导线；

4)将铜粉导电胶均匀涂抹在试件表面，填平试件表面的微小空隙，然后对一号电极和二号电极与试件接触的表面分别采用酒精进行擦拭，除去一号电极、二号电极和试件表面的污垢，最后将一号电极和二号电极分别压在试件两端，并采用C型夹固定，导电胶室温固化24h后摘去C型夹；

5)将电桥的输入端分别与一号导线、二号导线相连，测得导电沥青混凝土的电阻值，依据试件的高度和表面积计算电阻率。

所述的待测的导电沥青混凝土的用量通过以下公式计算得出：m＝V×ρ×η；V为试件体积；ρ为导电沥青混凝土的毛体积密度；η为富裕系数，密实型导电沥青混凝土取1.03，多孔导电沥青混凝土取1.1；计算出所需的导电沥青混凝土的总量m，然后根据所需的导电沥青混凝土的总量m，称取2m的导电沥青混凝土作为待测的导电沥青混凝土的用量。

所述的导电沥青混凝土压实是采用旋转压实仪对试模中的导电沥青混凝土压实100遍，至试模中的导电沥青混凝土的高度无明显变化。

所述的旋转压实仪的压实压力为600kPa，旋转角度为1.16°，旋转速度为300rpm。

所述的试件尺寸为

所述的一号电极和二号电极均选用镀铜薄板。

所述的一号电极和二号的尺寸均为150mm×150mm。

所述的测试装置进行电桥测试法测试精确值为0.001Ω，误差为0.1％。

所述的电阻率通过以下公式计算：ρ＝R×S/L，其中ρ为试件的电阻率，R为试件的电阻，S为截面积，L为施加电压的电极间的距离，即试块电阻率测试部分的长度。

外接电极与导电沥青混凝土试件间的接触电阻过大会导致电阻测试值远高于实际电阻，因此，减小接触电阻的影响是外接电极法测试导电沥青混凝土电阻的关键。为了尽量减小接触电阻，并具有工程可实现性，外接电极的设计必须考虑以下三点要求：(1)电极本身须具有良好的导电性，电阻率尽可能小。(2)外接电极应保证与试件良好接触，试件表面须平整光滑，尽可能增加外接电极和试件的接触面积(3)外接电极应与试件连接牢固，须防止在电阻率测试过程中因为扰动产生分离。

与现有技术相比，本发明中采用镀铜薄板作为电极，具有良好的导电性；使用切割机对试件表面进行打磨抛光，保证了与电极接触面的平整光滑，能有效地减小接触电阻的作用；将铜粉导电胶均匀涂抹在试件表面，填平了试件表面的微小空隙，并对两块电极与试件接触的表面分别采用酒精进行擦拭，除去电极和试件表面的污垢，最后将两块电极分别压在试件两端，采用C型夹固定，固化后的导电胶将试件和外接电极牢牢粘结为一个整体，消除了测量过程中的接触电阻，测试精度得以保证。采用外接电极法能避免在试件成型过程中电极受到外力作用产生的移位或变形；采用两电极法能消除由于沥青混凝土试件不均匀性对电阻测试的影响；使用铜粉导电胶粘结电极和试件，并用C型夹固定，最后用电桥法测量，可使得到的电阻值更为准确。采用本发明的方法测试导电沥青混凝土的电阻率方法简单，结果精确可信。

附图说明

图1是本发明测试装置的结构示意图；

图中：1为一号电极，2为一号导线，3为二号电极，4为二号导线；

图2是试件处理前后所测的电阻率对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

为了更好地理解这种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，下面结合一个典型的试验加以说明。一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，包括如下步骤：

1)根据公式：m＝V×ρ×η；V为

的试件体积；ρ为导电沥青混凝土的毛体积密度；η为富裕系数，密实型导电沥青混凝土取1.03，多孔导电沥青混凝土取1.1；计算出一个试件所需的导电沥青混凝土的总量m；

实施例选用的导电沥青混凝土级配类型为SMA-13，属密实型沥青混凝土，试件毛体积密度ρ为2.446g/cm³；η取1.03；V为试件体积；一个试件所需的导电混凝土总量m为：

m＝V×ρ×η＝392.7cm³×2.446g/cm³×1.03＝989.4g

根据所计算的导电沥青混凝土的总量，将2m即1978.8g待测的热拌导电沥青混凝土均匀装入内径为100mm的试模中，采用旋转压实仪对试模中的导电沥青混凝土压实100遍至高度无明显变化；最后将试模取出，在室温下冷却1～2h，使用内置自动脱模器对压实的热拌导电沥青混凝土进行脱模；

2)将上述步骤得到的100mm的压实的热拌导电沥青混凝土在室温中养护24h至试件完全冷却，采用切割机将试件高度切割为50mm，并对两端表面进行打磨抛光，然后对处理过的试件进行风干，使其内部和表面的水分蒸发，保持干燥；

3)测试装置的准备：由一号电极1、一号导线2、二号电极3、二号导线4、电桥组成测试装置；一号电极1、二号电极3分别连接一号导线2、二号导线4，一号电极1、二号电极3均选用镀铜薄板；

4)将铜粉导电胶均匀涂抹在试件表面，填平试件表面的微小空隙，然后对两块电极与试件接触的表面分别采用酒精进行擦拭，除去电极和试件表面的污垢，最后将两块电极分别压在试件两端，并采用C型夹固定，导电胶室温固化24小时后摘去C型夹；

5)如图1，将电桥的输入端分别与一号导线2、二号导线4相连，测得导电沥青混凝土的电阻值29.790Ω，依据试件的高度和表面积计算电阻率。即：

ρ＝R×S/L＝29.790Ω×78.54cm²/5cm＝4.679Ω·m

实施例2

利用对比试验，对本发明测定的导电沥青混凝土电阻率是否消除了接触电阻的影响进行了验证，具体过程为：

1)依据本发明的步骤1成型了3个高度为10cm的导电沥青混凝土平行试件，将脱模后的试件在室温下养护24h至完全冷却，依据本发明的步骤3准备电阻率测试装置，然后将电极压在试件两端，将电桥的输入端分别与一号导线2、二号导线4相连，测得导电沥青混凝土的电阻值R₁₁、R₁₂、R₁₃，依据试件的高度和表面积计算电阻率ρ₁₁、ρ₁₂、ρ₁₃，见表1。

表1未进行接触面处理的试件电阻率测试结果

平行试件编号	电阻值/Ω	试件尺寸/cm	电阻率/Ω·m
				1	367.875	Φ10cm，H10cm	28.893
2	354.265	Φ10cm，H10cm	27.824
				3	362.543	Φ10cm，H10cm	28.474

2)采用本发明的步骤2对上述3个试件进行切割，高度为5cm，并对试件表面进行打磨抛光，然后对处理过的试件进行风干，使其内部和表面的水分蒸发，保持干燥；

3)采用本发明的步骤4对电极和试件的接触面进行粘结处理，固化后依据步骤5对试件进行电阻及电阻率的测试，测得的电阻值表示为R₂₁、R₂₂、R₂₃，依据试件的高度和表面积计算电阻率ρ₂₁、ρ₂₂、ρ₂₃，具体数值见表2。

表2接触面处理过的试件电阻率测试结果

平行试件编号	电阻值/Ω	试件尺寸/cm	电阻率/Ω·m
				1	22.437	Φ10cm，H5cm	1.762
2	21.628	Φ10cm，H5cm	1.699
				3	22.086	Φ10cm，H5cm	1.735

将两组平行试件电阻率的测试值进行对比，从图中可以看出，未处理过的试件由于表面粗糙与电极的接触面积较小，由此产生了较大的接触电阻，所测的电阻率较大，已不能反映试件的真实电阻率。而采用本发明对导电沥青混凝土试件进行处理，测得的电阻率比未处理的降低将近20倍，已消除了接触电阻的不利影响，所测值为导电沥青混凝土试件的真实值。

Claims

1.一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的待测的导电沥青混凝土的用量通过以下公式计算得出：m＝V×ρ×η；V为试件体积；ρ为导电沥青混凝土的毛体积密度；η为富裕系数，密实型导电沥青混凝土取1.03，多孔导电沥青混凝土取1.1；计算出所需的导电沥青混凝土的总量m，然后根据所需的导电沥青混凝土的总量m，称取2m的导电沥青混凝土作为待测的导电沥青混凝土的用量。

3.根据权利要求1所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的导电沥青混凝土压实是采用旋转压实仪对试模中的导电沥青混凝土压实100遍，至试模中的导电沥青混凝土的高度无明显变化。

4.根据权利要求1或3所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的旋转压实仪的压实压力为600kPa，旋转角度为1.16°，旋转速度为300rpm。

5.根据权利要求1所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的试件尺寸为

6.根据权利要求1所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的一号电极和二号电极均选用镀铜薄板。

7.根据权利要求1或6所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的一号电极和二号的尺寸均为150mm×150mm。

8.根据权利要求1所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的测试装置进行电桥测试法测试精确值为0.001Ω，误差为0.1％。

9.根据权利要求1所述的一种测定导电沥青混凝土的电阻率的方法，其特征在于，所述的电阻率通过以下公式计算：ρ＝R×S/L，其中ρ为试件的电阻率，R为试件的电阻，S为截面积，L为施加电压的电极间的距离，即试块电阻率测试部分的长度。